淺淡巖溶地區(qū)橋梁鉆孔樁溶洞處理5頁(yè)

1、淺談巖溶地區(qū)橋梁鉆孔樁溶洞處理5【摘 要】巖溶地區(qū)橋梁鉆孔樁施工中樁基穿越溶洞,出現(xiàn)樁孔漏漿甚至坍孔等對(duì)成孔極為不利的現(xiàn)象,但經(jīng)積極采取措施,用注漿、回填堵漏、下鋼套筒等方法予以處理,有效地解決了巖溶帶來(lái)的施工困難。【關(guān)鍵詞】巖溶地區(qū) 溶洞處理 注雙液漿 護(hù)筒 1 簡(jiǎn)介溶洞多處在巖溶發(fā)育地帶內(nèi)，巖溶部分為空洞、部分為全填充或半填充；地層為人工填筑粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖夾泥灰?guī)r、斷層角礫巖等。2 溶洞分類根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和溶洞的情況及發(fā)育情況，溶洞可分為以下幾種類型：2.1按溶洞的大小分（1）大溶洞：溶洞高度3m；（2）小溶洞：溶洞高度3m。 2.2按溶洞填充狀態(tài)分（1

2、）全填充溶洞：洞內(nèi)完全充填亞粘土、亞砂土、粘性土等，充填物呈硬塑、軟塑、流塑狀；（2）半填充溶洞：洞內(nèi)約一半有填充物，頂部為空腔；（3）無(wú)填充溶洞：洞內(nèi)無(wú)填充物即空洞。2.3按是否漏水分（1）全漏水溶洞：嚴(yán)重漏水并與其它溶洞或地下河連通；（2）半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有滲漏水現(xiàn)象；（3）不漏水溶洞：溶洞完整，無(wú)滲漏水現(xiàn)象。2.4按溶洞垂向個(gè)數(shù)分（1）單個(gè)溶洞：樁基范圍內(nèi)僅有一層溶洞；（2）多層溶洞：樁基范圍內(nèi)有多層溶洞。3 溶洞處理方法4.1壓注雙液漿法注雙液漿一般適用于10m以下半填充或全填充溶洞的處理。（1）目的：溶洞內(nèi)注雙液漿預(yù)處理的目的是為了加固溶洞填充物和填滿溶洞空間，并達(dá)到一

3、定的強(qiáng)度（20MPa以上），防止鉆孔樁施工時(shí)泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發(fā)生，保障成孔及水下混凝土澆注等施工工序的順利完成；（2）加固原理：注雙液漿加固的特點(diǎn)是注漿材料可在十幾秒或幾十秒內(nèi)瞬間凝固，可控制漿液灌注在一定范圍內(nèi)且不流失，材料的利用率高，比較經(jīng)濟(jì)。漿材的結(jié)石率為100%，即1m3體積的漿材可得1m3的結(jié)石體。對(duì)溶洞中的砂、礫等土體，漿液是通過(guò)滲透作用板結(jié)砂和礫的；對(duì)于溶洞中的稀泥等土體，漿液是通過(guò)劈裂、擠密作用加固土體的；對(duì)于無(wú)填充物和半填充的溶洞，漿液是通過(guò)充填填滿溶洞的；（3）工藝壓漿材料采用普硅32.5R水泥與化學(xué)劑（水玻璃）。a布孔根據(jù)橋墩臺(tái)樁基布置和溶洞分布，每個(gè)墩臺(tái)布置

4、68個(gè)壓漿孔。b鉆孔用地質(zhì)鉆機(jī)鉆80mm110mm的注漿孔，孔深達(dá)到最深溶洞的底部。注漿管插入溶洞下部。c壓漿采用雙液壓漿系統(tǒng)進(jìn)行全孔壓漿，要少量多次、反復(fù)壓漿。雙液漿配制時(shí)，控制漿液比例，反復(fù)試驗(yàn)，掌握漿液的最佳凝固時(shí)間，凝固時(shí)間太快，不利于注漿施工，凝固時(shí)間太慢，漿液流動(dòng)性大，用量大，不經(jīng)濟(jì)。巖溶樁基壓漿工藝流程圖1.巖溶樁基壓漿工藝流程圖施工準(zhǔn)備 鉆機(jī)選型 鉆機(jī)就位 成 孔 續(xù)接鉆桿 鉆 進(jìn) 清 孔 拆卸鉆桿漿液配合比選定安放壓漿管和漿液制作 壓 漿 壓漿效果檢驗(yàn)4.2灌砂、壓漿法灌砂壓漿是溶洞預(yù)處理方案之一，一般適用于610m無(wú)填充溶洞的處理。主要通過(guò)灌砂填塞溶洞空間，采用壓漿將洞內(nèi)砂

5、礫板結(jié)、凝固成堅(jiān)實(shí)的混和體，防止在鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)漏漿、塌孔等現(xiàn)象。灌砂壓漿孔和注雙液漿鉆孔施工方法相同。灌砂采用干燥、潔凈的中粗砂，并進(jìn)行清篩，防止雜物堵管。一個(gè)橋墩內(nèi)各注漿管內(nèi)灌砂、注漿輪流進(jìn)行。灌砂時(shí)分幾次進(jìn)行，第一次灌砂高度約45m，然后將注漿管插入灌入的砂中一定深度，向砂中壓入一定量的水泥漿。壓漿后采用清水沖洗注漿管，防止水泥漿粘附在管壁上，影響下一次灌砂、注漿。注入水泥漿初凝后，進(jìn)行下一次灌砂、壓漿，反復(fù)進(jìn)行，直至灌滿，使溶洞內(nèi)充滿砂漿。4.3填充粘土和片石法粘土和片石填充適用于高度6m以下全填充、半填充和無(wú)填充的溶洞處理，其方便、快捷，節(jié)省費(fèi)用。當(dāng)鉆孔至溶洞層時(shí)，一般護(hù)筒內(nèi)泥漿會(huì)全

6、部或部分流失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成塌孔，這時(shí)可采用片石加粘土（按1：1體積比）回填，溶洞較大時(shí)可加入部分水泥，回填一層、采用鉆頭沖擊一遍，盡量使片石和粘土保持密實(shí)，直至回填至溶洞頂部12m。溶洞回填完成后，向鉆孔內(nèi)注入稠度較大的泥漿，使其自然浸入片石縫隙內(nèi)，然后采用鉆頭沖擊，使片石和粘土擠入溶洞內(nèi)，形成泥石護(hù)壁。若溶洞內(nèi)泥石護(hù)壁出現(xiàn)漏漿時(shí)，應(yīng)再次回填，反復(fù)回填、反復(fù)沖擊，直至不再漏漿為止。采用回填片石、粘土處理溶洞時(shí)，鋼護(hù)筒須穿透砂礫等透水層、坐在不透水層上，尤其是多層溶洞，以防止出現(xiàn)溶洞后孔內(nèi)水頭急劇下降而造成坍孔。4.4灌低標(biāo)號(hào)混凝土法對(duì)于較大的溶洞，尤其是半填充或無(wú)填充溶洞，有時(shí)采用填粘土和片石

7、的方法難以成孔，或者成孔后灌注水下混凝土?xí)r孔壁被擠垮，這時(shí)用灌低標(biāo)號(hào)混凝土的方法處理。施工準(zhǔn)備和開孔方法同填粘土塊和片石方法，當(dāng)擊穿溶洞頂板時(shí)，為節(jié)約混凝土灌注量，可先填粘土塊和片石，反復(fù)沖擠，待溶洞填注基本飽滿時(shí)，再灌低標(biāo)號(hào)混凝土至溶洞頂1m以上，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再繼續(xù)鉆孔。4.5鋼護(hù)筒跟進(jìn)法在溶洞較大，洞內(nèi)無(wú)填充或有流塑充填物，漏水嚴(yán)重或與暗河連通時(shí)，采取上述方法無(wú)效時(shí)，可采取鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工。就是一面沖孔、一面接高護(hù)筒，并將其振動(dòng)下沉至已鉆成的孔內(nèi)或溶洞內(nèi)，用以阻斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的流動(dòng)，便于鉆孔施工。（1）內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑的確定現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)樁孔穿過(guò)大溶洞的數(shù)量，確定內(nèi)護(hù)筒級(jí)數(shù)，每增加一

8、級(jí)，內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑增加0.2m，最小一級(jí)內(nèi)護(hù)筒直徑大于樁徑0.2m。為保證內(nèi)護(hù)筒的剛度，防止受壓變形，鋼護(hù)筒采用10mm鋼板卷制。下沉內(nèi)護(hù)筒時(shí)，由大到小，分級(jí)逐次下沉進(jìn)行。先鉆大孔，下沉大護(hù)筒，再鉆小孔、下沉小護(hù)筒。如果穿過(guò)1層溶洞，就采用1級(jí)內(nèi)護(hù)筒，每增加1層溶洞，就增加1級(jí)內(nèi)護(hù)筒。護(hù)筒跟進(jìn)法施工順序見下圖1。（2）內(nèi)護(hù)筒長(zhǎng)度的確定內(nèi)護(hù)筒長(zhǎng)度的確定，護(hù)筒長(zhǎng)度Lh3（m）（h為地質(zhì)超前鉆確定的溶洞高度），如果內(nèi)護(hù)筒太長(zhǎng)可分節(jié)下沉，在孔口焊接連接。5 巖溶地區(qū)鉆孔樁施工方法 5.1巖溶地區(qū)鉆孔樁施工工藝流程圖見圖2。空洞較大的單層溶洞條件下鉆孔樁施工工藝流程圖加工鋼護(hù)筒、樁帽等測(cè)量定位施工準(zhǔn)備鉆機(jī)就

9、位震動(dòng)下沉鋼護(hù)筒投入粘土隨鉆進(jìn)隨檢孔沖擊鉆孔通過(guò)溶洞頂板灌注砼填充溶洞沖擊鉆孔至樁底安放鋼筋籠、導(dǎo)管清孔灌注水下砼二次清孔測(cè)量沉碴厚度5.2經(jīng)過(guò)處理后的溶洞地質(zhì)鉆孔樁成孔方法與普通石質(zhì)地層成孔方法基本相同，采用沖擊鉆沖擊成孔，但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）為防止意外，沖孔前應(yīng)有應(yīng)急措施，備好材料、機(jī)具等，一旦孔內(nèi)泥漿再次泄露，立即向孔內(nèi)投放黃泥和片石及水泥，使其沖擠在溶洞內(nèi)的片石夾粘土形成圍護(hù)結(jié)構(gòu)，保持孔內(nèi)泥漿高度，不致造成坍孔，保證鉆孔順利進(jìn)行。（2）用優(yōu)質(zhì)粘土增加泥漿質(zhì)量與密度，當(dāng)缺少優(yōu)質(zhì)粘土?xí)r，在泥漿中摻入適量的水泥、鋸末，以提高孔內(nèi)泥漿膠體率和懸浮能力。（3）當(dāng)巖面的傾斜較大或鉆頭擺動(dòng)撞擊到

10、護(hù)筒或孔壁時(shí)須回填片石沖孔，使孔底出現(xiàn)一個(gè)平臺(tái)后再正常鉆進(jìn)。（4）在接近洞溶處，需加大泥漿密度，采取輕錘沖擊的方法成孔，以防卡鉆。5.3巖溶地區(qū)鉆孔樁施工中應(yīng)注意的問(wèn)題（1）施工準(zhǔn)備根據(jù)地質(zhì)資料預(yù)測(cè)施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，制定施工方案，并向鉆機(jī)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底。樁孔附近要備足回填材料和挖掘機(jī)、鏟車、水泵等機(jī)械。（2）鉆孔鉆機(jī)時(shí)泥漿要稍稠，現(xiàn)場(chǎng)泥漿池內(nèi)盡量多備些泥漿，在溶洞穿孔后及時(shí)補(bǔ)漿。施工中要加強(qiáng)鉆孔地質(zhì)檢查、復(fù)核，并密切注意觀察鉆機(jī)工作情況、周圍地表沉降和護(hù)筒內(nèi)水位變化，防止不正常情況發(fā)生。根據(jù)地質(zhì)柱狀圖，在接近溶洞時(shí)勤觀察、勤檢查，鉆頭沖擊巖層的響聲、抽取的巖樣判斷是否接近巖溶地層。接

11、近巖溶時(shí)主繩放長(zhǎng)量控制為12cm，防止擊穿溶洞頂板時(shí)造成掉鉆、卡鉆現(xiàn)象發(fā)生。鉆穿溶洞頂板時(shí)一旦漏漿，及時(shí)投放粘土塊、片石并補(bǔ)水補(bǔ)漿，保持孔內(nèi)水位高度。漏水嚴(yán)重時(shí)，可填充稻草和水泥等混合物，每次填滿后補(bǔ)漿補(bǔ)水，再重新沖擊鉆進(jìn)，擠壓填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最終至不漏漿為止。通過(guò)溶洞層后，繼續(xù)鉆孔，直至設(shè)計(jì)深度。（3）灌注混凝土灌注中導(dǎo)管提升時(shí)，要根據(jù)溶洞情況確定導(dǎo)管埋深，避免灌注過(guò)程中擠破溶洞混凝土面突然下降，造成斷樁事故發(fā)生。樁頂灌注標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高超灌1m以上，灌注完成后觀察30分鐘左右，如果混凝土面沒(méi)有變化才拔出導(dǎo)管。5.4嵌巖及終孔的檢驗(yàn)要求樁端須嵌入完整巖石不少于1.52m，這就增加了一道在一般地質(zhì)條件下鉆孔灌注樁施工所沒(méi)有的全巖面檢測(cè)工序?？辈熨Y料及施工情況都表明該地區(qū)屬溶洞發(fā)育地區(qū)，巖面起伏, 溝槽、裂隙縱橫，這使得全巖面的正確判斷成了本工程施工的關(guān)鍵之一。結(jié)合該地區(qū)地質(zhì)的特殊性及該工程的特點(diǎn)并經(jīng)試樁檢驗(yàn)，決定從以下3個(gè)方面綜合判斷全巖面。（1） 在接近設(shè)計(jì)樁底高程附近，以樁孔實(shí)際見巖高程始，至少進(jìn)尺1.5m，才進(jìn)行全巖面檢驗(yàn)。（2） 查閱鉆孔記錄，可將進(jìn)尺速度0.10.2m/h作為進(jìn)入全巖面的控制速度。（3） 觀察井口鋼絲繩的